GMR生物传感器的原理及研究现状

GMR生物传感器包括三个部分,即免疫磁性微球、高灵敏度GMR传感器以及相关读出电路。与其他生物传感器相比,它具有灵敏度高、分辨力强、价格低、市场普及潜力大、设备小型化及测量过程自动化等优点。综述了GMR生物传感器的研究现状,对相关技术的工作原理进行了分析,提出了GMR生物传感器的应用前景和有待解决的问题。     

GMR生物传感器的原理及研究现状

GMR生物传感器包括三个部分，即免疫磁性微球、高灵敏度GMR传感器以及相关读出电路。与其他生物传感器相比，它具有灵敏度高、分辨力强、价格低、市场普及潜力大、设备小型化及测量过程自动化等优点。综述了GMR生物传感器的研究现状，对相关技术的工作原理进行了分析，提出了GMR生物传感器的应用前景和有待解决的问题。     

巨磁电阻传感器

利用材料的巨磁电阻 (GMR)效应 ,可制得新一类磁电阻传感器—— GMR传感器。与传统的磁阻传感器相比 ,GMR传感器具有灵敏度高、可靠性好、测量范围宽、抗恶劣环境、体积小等优点 ,有广泛的应用前景。本文就目前已商业化的几种 GMR传感器的工作原理作一评述     

基于集成技术的二维智能焊缝传感器

本文简述了基于GMR的二维焊缝检测传感器.为解决焊接加工自动化过程中焊缝的跟踪检测,将GMR焊枪悬浮高度传感器、焊缝检测传感器以及相应的微处理器有机集成,从而使传感器实现小型化智能化,减少对工件检测的死区范围.该传感器与自动焊接机组成的焊缝跟踪系统,焊缝跟踪精度高、响应速度块,减少了焊缝轨迹空间捕捉算法的复杂性.     

基于GMR效应的新型生物传感器研究

制备出了结构为Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta,磁阻变化达9.2%的GMR自旋阀传感器,并用该种传感器对浓度为200 μg/mL、直径2μm的生物免疫磁球溶液进行了检测.实验结果表明,该生物传感器可以对被测生物免疫磁球溶液产生平均350 μV的电压输出信号,随着磁球溶液的继续增加,电压输出信号可以达到最大值450 μV.除去背景干扰信号的影响,由磁球产生的有效电压输出信号为300 μV.此外,交流励磁场的频率的增加也会使输出电压信号减小.     

具有CoCrPt硬磁偏置的微尺寸巨磁阻传感器

本文介绍了一种基于GMR自旋阀的磁场传感器,它用于读取磁记录信息,并且通过硬磁偏置层解决了小尺寸GMR中存在的巴克豪森噪声问题. 传感器采用顶钉扎的自旋阀结构的GMR,磁电阻经过优化达到13.2%. 自旋阀的自由层被CoCrPt永磁体磁化到和被钉扎层的磁化方向相互垂直,这样可以使磁传感器得到线性的磁场探测性能. 对磁场传感器经过测试发现,硬磁偏置层在磁化后相较于磁化前,磁传感器的MR-H曲线得到明显改善,且矫顽力降低.     

基于GMR传感器阵列的生物检测研究

利用磁性传感器,特别是GMR传感器,对生物特异性反应进行检测,从而解决传统荧光检测存在的标记易失、可重复性差,对设备和技术人员要求高等缺点.采用超顺磁磁珠作为磁性标记物,将其与被测生物分子充分结合后固定在芯片表面,再通过磁阻传感器的磁阻变化检测磁性标记的存在.采用高灵敏度的GMR传感器和磁性含量高的磁性颗粒,减小标记与传感器之间的距离和尺度差异,能提高阵列生物检测性能.将GMR传感器阵列应用在生物检测上是极具发展前途的研究方向,通过对已有方案的改良或选用新型的材料,最终会实现磁性生物传感器灵敏、快速、便捷的实际应用.     

基于GMR效应的新型生物传感器研究

制备出了结构为Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta,磁阻变化达9.2%的GMR自旋阀传感器,并用该种传感器对浓度为200μg/mL、直径2μm的生物免疫磁球溶液进行了检测。实验结果表明,该生物传感器可以对被测生物免疫磁球溶液产生平均350μV的电压输出信号,随着磁球溶液的继续增加,电压输出信号可以达到最大值450μV。除去背景干扰信号的影响,由磁球产生的有效电压输出信号为300μV。此外,交流励磁场的频率的增加也会使输出电压信号减小。     

基于巨磁电阻的地磁传感器设计

介绍一种新型地磁传感器,该传感器由单轴巨磁电阻传感器捷联构成。通过外加磁通聚集器和磁偏置技术改进GMR传感器的输出特性,使地磁场的大小位于传感器输出曲线的线性范围内。用ANSYS对永磁体的偏置磁场进行数值模拟,ANSYS能根据偏置磁场快速地确定出永磁体的相关参数。该传感器具有结构简单、灵敏度高等优点,可以较好应用于地磁场测量。     

基于GMR效应的新型生物传感器研究

制备出了结构为Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta，磁阻变化达9.2%的GMR自旋阀传感器，并用该种传感器对浓度为200μg/mL、直径2μm的生物免疫磁球溶液进行了检测。实验结果表明，该生物传感器可以对被测生物免疫磁球溶液产生平均350μV的电压输出信号，随着磁球溶液的继续增加，电压输出信号可以达到最大值450μV。除去背景干扰信号的影响，由磁球产生的有效电压输出信号为300μV。此外，交流励磁场的频率的增加也会使输出电压信号减小。     

磁性MEMS传感器制备技术及生物传感应用研究进展

对磁性传感器件的微电子机械系统(MEMS)加工技术以及在生物医学检测方面的应用进行了简单阐述,分析了磁性生物传感技术的工作原理,重点介绍了巨磁阻抗(GMI)、巨磁阻(GMR)和微磁通门传感器的MEMS制备工艺,其中详述了磁性传感器的材料、几何尺寸、结构以及基底对其性能的影响,总结了磁性生物传感器在生物检测中的研究进展,重点阐述了磁性生物传感器在磁性标签、癌症标志物、食源性细菌、病毒以及细胞检测方面的应用。最后,对当前磁性生物传感器在生物医学检测领域面临的问题进行了简要分析,并对磁性生物传感器未来的应用前景进行了展望,以期为研发新一代可用于临床检测磁性生物检测系统打下良好的基础。     

高检测灵敏度的DNA生物传感器

基于磁珠带标记DNA电化学传感器、磁珠标记的GMR(TMR)DNA生物传感器和纳米线场效应DNA生物传感器都具有高检测灵敏度的特点,是极具发展前途的研究方向。主要介绍了以上三种高检测灵敏度DNA生物传感器的基本检测原理,并对比分析了这三种传感器的优缺点。     

基于GMR的三维智能传感器对V型焊缝的检测设计

简述了基于GMR的三维焊缝检测传感器。为解决焊接加工自动化过程中空间焊缝的跟踪检测，将GMR焊枪悬浮高度传感器、焊缝检测传感器以及相应的微处理器有机结合并集成，用于检测跟踪三维焊缝。文章主要介绍对V型焊缝的检测和对信号做出相应的处理。基于这种三维智能传感器的焊缝跟踪系统，能够检测出空间中的V型焊缝并在很大程度上减小了焊缝检测的盲区。实验结果表明：焊缝跟踪精度高并能够检测出空间复杂三维焊缝——V型焊缝，达到设计要求。     

基于GMR生物传感器的甲胎蛋白检测

采用磁控溅射、光刻、离子束刻蚀和剥离工艺等工艺和方法,制备了多层膜结构的巨磁阻(GMR)生物传感器件,并利用此种传感器来检测甲胎蛋白。在传感器表面通过生物处理固定甲胎蛋白单克隆抗体(McAb1)作为探针,以捕获目标抗原———甲胎蛋白。用直径1μm的超顺磁磁珠标记目标抗原。当传感器表面抗体将目标抗原捕获后,磁珠标记即被固定在GMR传感器的表面。垂直于传感器表面施加230 Oe(1 Am-1=4π×10-3 Oe)的磁场,即可检测到由磁珠产生的信号。本实验对质量浓度为1 ng/mL的甲胎蛋白进行了检测,得到了信号为0.29～0.34Ω的电阻变化值。此种检测方法可用于诊断原发性肝癌。     

低矫顽力GMR磁传感器及其单畴模型的研究

在硅片上制备结构为Ta/NiFeCr/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/IrMn/Ta的IrMn顶钉扎自旋阀薄膜,并最终制成了一组基于此自旋阀结构的GMR磁传感器芯片.利用弱磁场下的退火工艺,改变薄膜易磁化轴的方向,当退火温度为150℃、外加磁场为120 Oe时,GMR芯片的矫顽力可以降至0.2 Oe以下.同时建立了一种自旋阀自由层的单畴模型,用以解释这一退火效应.利用Matlab计算GMR芯片的Meff-H曲线,所得到的计算结果与实验结果一致.所以,自旋阀自由层易磁化轴的方向与GMR磁传感器的性能有着密切的关系.     

TDK推出电动马达控制GMR元件角度传感器

TDK推出用于混合动力车及电动汽车马达控制的角度传感器。该产品采用了GMR元件。与目前使用线圈和磁铁的主流角度传感器相比，其特点是传感器精度高达0．35度，并且尺寸较小。角度传感器和安装于马达轴的金属圆盘配套使用。传感器采用圆弧形状，内置有4个GMR元件。各GMR元件后侧配备有永久磁铁。金属圆盘呈微椭圆形，     

用于巨磁阻生物传感器检测的模拟前端电路

提出一种用于巨磁阻(GMR)生物传感器检测的模拟前端电路。电路采用电压检测的方法,包括基准电压源,单位增益缓冲器,电荷转移型开关电容采样保持电路,流水线模数转换器四部分;基准电压源用于产生传感器阵列的片内激励电压;传感器阵列的检测输出电压经单位增益缓冲器后,由开关电容采样保持电路进行采样,保持,放大;最后经过流水线模数转换器输出数字码流;芯片采用SMIC 0.18μm 1P6M CMOS厚栅氧工艺实现。测试结果表明,在电源电压3.3 V,20 MHz时钟下测试,整体电路输出信号有效精度达到7.2 bit,功耗33 mW,满足GMR生物传感器的检测要求。     

巨磁阻抗传感器在生物检测领域的研究进展

对巨磁阻抗(GMI)效应的产生以及基于GMI效应制备的生物传感器的优势进行了简单阐述,分析了GMI生物传感器应用于生物检测的工作原理,并对GMI生物传感器的制备方法以及主要的薄膜结构对GMI比值的影响进行了综合介绍,总结了GMI生物传感器在生物检测中的应用,并重点阐述了GMI生物传感器在免疫磁珠、肿瘤标志物、细菌、病毒...     

硬盘驱动器磁头静电放电的灵敏度测试

提高硬盘密度的竞赛导致盘读头中传感器更小,灵敏度更高。近年来,读头中感应式传感器已为磁阻式传感器(MR)所取代。MR传感器阻抗随盘面磁场而改变,硬盘驱动器将盘面磁场转换为数字数据。现在,MR传感器,或者说磁头,给极高灵敏度磁阻式巨传感器(GMR)开辟了道路。(本文的词汇“传感器MR”以及“磁头”是相通的。) GMR磁头,即薄膜半导体,恰好可认为是最好的静电放电(ESD)检测器。因此,GMR磁头制造厂对他们产品的ESD敏感性进行检验,采用更牢靠的设计,以期在市场中获利。能经受更大的放电而不损坏或者传输曲线变化较少的磁头将对硬盘驱动器制造厂更具有吸引力。 GMR磁头对静电敏感也使得硬盘驱动器制造厂甚为头疼。驱动器制造厂利用这些测试结果决定哪种GMR磁头可在新的驱动器设计中采用。测试也指明驱动制造厂需在他们的装配区域使用何种程序的ESD     

焊缝检测与跟踪系统的软硬件设计与实现

为解决焊接加工自动化过程中焊枪与工件之间的跟踪检测,提高检测精度及可靠性,作者在实际项目研发中焊接系统硬件设计部分自行研究开发了以弱磁(GMR,Giant Magneto Resistive)传感器作为信息提取的器件,同时在系统软件设计中用uClinux嵌入式操作系统来增强系统的稳定性,该两项关键技术均首次用在焊接系统中.成品实验表明:检测精度高,运行良好,实现了设计目标,有很好的学术价值和推广应用价值.本文对该系统做了概要介绍,在国内,有关这方面的研究在此之前未曾见有报道.